DE3401672A1 - Verfahren zur herstellung von mono- oder biscarbonylverbindungen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von mono- oder biscarbonylverbindungenInfo
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Description
Lentia Gesellschaft mit f. «5 / η 1 e »7 ο
beschränkter Haftung O ^ U I D / I
Chem. u. pharm. Erzeugnisse
Industriebedarf
Industriebedarf
Postfach 810508
Arabellastr. 4
D-8000 München 81
Arabellastr. 4
D-8000 München 81
Anm. Nr. 1002996
Verfahren zur Herstellung von Mono-
oder Biscarbonylverbindungen
oder Biscarbonylverbindungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mono- oder Biscarbonylverbindungen
aus ungesättigten organischen Kohlenstoffverbindungen mit einer oder mehreren olefinischen oder aromatischen Doppelbindungen im
Molekül.
Die Herstellung von Carbonylverbindungen aus organischen Verbindungen, die
als Strukturelement eine oder mehrere C = C-Doppelbindungen im Molekül
aufweisen, mittels eines zweistufigen Ozonolyse- und Reduktionsprozesses ist bekannt. Bei der Durchführung dieser Methode wird in der ersten Stufe zur
Erzielung einer möglichst vollständigen Ozonisierung der Doppelbindung meistens
mit einem Ozonüberschuß gearbeitet. Die in der zweiten Stufe folgende
reduktive Spaltung bereitet immer wieder Schwierigkeiten, da die peroxidhältigen
Ozonisierungsprodukte instabil sind und in Anwesenheit von metallischen
Hydrierkatalysatoren besonders leicht Umlagerungen erfahren, bevor sie zu den entsprechenden Carbonylverbindungen reduziert werden können. AuGerdem
werden bei Edelmetallkatalysatoren im längeren Kontakt mit peroxidhältigen
Lösungen Aktivitätsverluste des Katalysators beobachtet, sodaG die Lösungen bei der reduktiven Spaltung durch Hydrierung in der Regel nicht
gänzlich peroxidfrei werden und neben Schwierigkeiten bei der Reindarstellung der Endprodukte auch Ausbeuteverluste hingenommen werden müssen.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird in der US-PS-3,145.232 ein
Verfahren zur Herstellung von Carbonylverbindungen empfahlen, bei der die
reduktive Spaltung nach der Ozonolyse bei Temperaturen unterhalb von -40°
ϊ π ti u a t:: u.
E i ίί K
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3401672 Tel.Oe9/eie09e/ee-FS-Nr.623876
in Anwesenheit eines Trialkylphosphits durchgeführt wird. Neben dem apparativen
Aufwand zur Herstellung der extrem tiefen Reaktionstemperaturen erfordert eine solche Reaktionsführung die Verwendung von absolut wasserfreien
Lösungsmitteln, da die Trialkylphosphite in wasserhaltigen Lösungsmitteln
äußerst rasch hydrolysiert werden. Außerdem bereitet die Abtrennung der freien Carbonylverbindungen von den bei der Reduktion entstehenden Phosphatestern
erhebliche Schwierigkeiten.
Da nachgewiesen wurde, daß sich tiefe Reaktionstemperaturen nachteilig auf
die Aktivität der eingesetzten Reduktionsmittel auswirken und deshalb Ausbeuteverluste
entstehen, wird nach einem Verfahren zur Herstellung von aliphatischen ,aromatischen und heteroaromatischen Aldehyden, wie es in der
US-PS-3,637.721 beschrieben ist, zwar die Ozonolyse der C = C-Doppelbindung
bei -50° C durchgeführt, während die Reaktionstemperaturen im Verlaufe der
reduktiven Spaltung der Ozonisierungsprodukte mit aromatischen oder aliphatischen
Disulfiden bis auf 50° C gesteigert wird. Beim genannten Verfahren
gestaltet sich aber die Abtrennung der bei der Reduktion als Begleitprodukte
entstehenden Sulfoxide, beispielsweise Dimethylsulfoxid, von den als Verfahrensprodukte
entstehenden Aldehyden als äußerst schwierig und ist in vielen Fällen ohne Derivatisierung der Aldehyde überhaupt undurchführbar.
In der US-PS-3,705.922 oder der DE-OS-2,514.001 ist schließlich die Herstellung
von Carbonylverbindungen mittels eines Ozonolyse- und Reduktionsverfahrens beschrieben, bei dem die als Ausgangsmaterial dienenden ungesättigten
Verbindungen mit einem Überschuß an Ozon umgesetzt und die dabei gebildeten Ozonisierungsprodukte durch katalytische Hydrierung reduktiv gespalten
werden. Dabei muß überschüssiges Ozon aber vor der reduktiven Aufspaltung zum Schutz des Hydrierkatalysators vor Aktivitätsverlusten durch
Spühlung der Reaktionslösung mit einem Inertgas, beispielsweise mit Stickstoff, in einem eigenen Arbeitsgang wieder entfernt werden.
Zur Durchführung der Hydrierung setzt man dann dem bei der Ozonolyse
gebildeten Reaktionsgemisch den Katalysator, der bevorzugt ein Edelmetallkatalysator
ist, direkt zu und leitet bis zur Sättigung Wasserstoff ein.
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Da Edelmetallkatalysatoren bei längerem Kontakt mit organischen Peroxiden
desaktiviert werden, hängt bei den bekannten Verfahren die Ausbeute bei der
Hydrierung von der Menge des jeweils eingesetzten Hydrierkatalysators ab.
Wie aus einem Vergleich der Beispiele in der US-PS-3,705.922 hervorgeht,
nimmt die Ausbeute trotz entsprechend verlängerter Reaktionszeit um etwa 10 % ab, wenn bei gleicher Ansatzgröße anstelle von 0.5 g nur 0.2 g eines
Pd/AUO- Katalysators verwendet werden. In den genannten Druckschriften
finden sich aber auch keine Angaben über die Möglichkeiten zur Regenerierung
oder Wiederverwendung der eingesetzten Edelmetallkatalysatoren nach Beendigung der Hydrierung.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die den bekannten Verfahren
anhaftenden Nachteile gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein einfaches und ökonomisches Verfahren vermieden werden können, bei dem man eine
ungesättigte organische Kohlenstoffverbindung mit einer oder mehreren olefinischen
oder aromatischen Doppelbindungen unter Vermeidung jeglichen Überschusses mit einem Moläquivalent Ozon umsetzt und anschließend die peroxidh
al ti gen Ozonisierungsprodukte in verdünnter Lösung bei einer niedrigen
Konzentration an Peroxiden durch katalytische Hydrierung rasch reduktiv spaltet.
Im Vergleich zu den bekannten Verfahren liefert das Verfahren nach der
Erfindung auf einfacherem und wirtschaftlicherem Weg Carbonylverbindungen in besserer Ausbeute und Reinheit. Die Katalysatoren werden beim erfindungsgemäßen
Verfahren geschont und nicht in deutlichem Maß während einer längeren Betriebsdauer vergiftet, sodaß sie auch ohne Regenerierung und
Aufarbeitung bei der Wiederverwendung keinen merkbaren Aktivitätsverlust
zeigen. Alle diese vorteilhaften Eigenschaften sind im Hinblick auf den Stand der Technik überraschend.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung
von Mono- oder Biscarbonylverbindungen der allgemeinen Formel
Q-X-C-R I,
Q Wasserstoff oder die Reste - C - H,
ämm rink ο -,\
8JuO München &^s Ar«^:-**
-OR
OR1
bezeichnet, mit der Bedeutung für R1 ist C·, bis C, -Alkyl,
X einen gegebenenfalls substituierten, zweiwertigen aliphatischen oder araliphatischen
Rest dessen aliphatische Kette gegebenenfalls durch Sauerstoff oder Schwefel durchbrochen sein kann, einen aromatischen oder heteroaromatischen
Rest oder eine Einfachbindung zwischen zwei benachbarten C-Atomen bedeutet und
R Wasserstoff, einen C1 bis C--Alkylrest oder den Rest -
C - OR1 O
bezeichnet, wobei Glyoxal, Alkylglyoxale und deren Dialkylacetale aus der
Formel I ausgenommen sind,
durch Ozonisierung von ungesättigten organischen Kohlenstoffverbindungen
mit einer oder mehreren olefinischen oder aromatischen Doppelbindungen
im Molekül und anschließende katalytische Hydrierung der Ozonisierungsprodukte,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man
a) eine ungesättigte Verbindung der allgemeinen Formel
^ fi
r ■ ι ■R
worin
η O oder 1 ist,
Wasserstoff oder die Reste
ig 0 ft* i] μ
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F i .-· k : ü f
GDuO München B1, Araoe"
TV 009/916090/98-FS-Nr1,: . j
H ν Rl
N^ / S. / OR1
bezeichnet, mit der Bedeutung für R. ist C^ bis Cg-Al kyl,
R2 und R, unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen C, bis Ca-Alkylrest
stehen oder, falle π 1 ist und Q. den Rest
darstellt, R2 und R, zusammen eine weitere
H R«— H
Einfachbindung zwischen zwei benachbarten C-Atomen oder einen zweiwertigen
aliphatischen Rest bedeuten können,
Y dieselbe Bedeutung wie X in Formel I hat, falls η 1 bedeutet, oder falls η
für O steht, zusammen mit R, einen gegebenenfalls substituierten, zweiwertigen
aliphatischen oder araliphatischen Rest, dessen aliphatische Kette
durch Sauerstoff oder Schwefel durchbrochen sein kann, bedeutet und
R wie in Formel I definiert ist,
in einem niedrigen aliphatischen
20° C mit der äquivalenten Menge Ozon umsetzt und
in einem niedrigen aliphatischen
20° C mit der äquivalenten Menge Ozon umsetzt und
in einem niedrigen aliphatischen Alkohol bei Temperaturen von -80° C bis +
b) die dabei entstehende peroxidhältige Lösung in eine Suspension des Hydrierkatalysators
in dem in Stufe a) bei der Ozonisierung verwendeten Alkohol kontinuierlich in einer solchen Dosierung einspeist, daß über den
ganzen Verlauf der Hydrierung in der Hydrierlösung ein Peroxidgehalt von maximal 0.1 Mol/l eingestellt und/oder aufrechterhalten wird, und die
Ozonisierungsprodukte bei pH 2 bis 7 und Temperaturen von 15 bis 45 C unter einem Druck von 1 bis 20 bar durch Hydrierung laufend in die
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··^--«» Einkauf
SQOO München 81, Ara,3eü?r j.
Tel.089/91609ö/&8-FS-Nr.523?,7S
entsprechende Carbonylverbindung reduktiv aufspaltet.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für den Fall der Verwendung von a)
Methylmethacrylat oder b) Sulfolen als Ausgangsmaterial durch die folgenden Formeln beschrieben werden:
El2 Ozonisierung/reduktive Spaltung |?
C000H3 * CH3-C-COOCH3+H2C=O
CH9-CH CH0-CH=O
CH0-C
Ozonisierung/reduktive Spaltung '
, , „ , 'fr jLJ
'2
CH2-CH=O
Als Ausgangsprodukte können solche Verbindungen der Formel II zu den
dementsprechenden Mono- oder Biscarbonylverbindungen der Formel I umgesetzt
werden, bei denen in Y unter einem zweiwertigen aliphatischen Rest beispielsweise
ein geradkettiger oder verzweigter Alkylenrest mit 1 bis 20,
bevorzugt 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, wobei ein -CH2- Rest in der aliphatischen
Kette durch Sauerstoff, Schwefel, beispielsweise durch den -SO9- Rest
ersetzt sein kann, zu verstehen ist, als araliphatisch^ Rest ein Aralkylen-,
Alkylarylen- oder Alkylenarylenrest mit beispielsweise 7 - 12, bevorzugt 7-10
Kohlenstoffatomen, als aromatischer Rest beispielsweise ein Phenylenrest und als heteroaromatischer Rest ein zweiwertiger Rest eines beispielsweise fünf-
oder sechsgliedrigen Heterocyclus mit einem oder zwei Heteroatomen im Ring genannt sei. Die vorgenannten Reste können noch durch eine oder mehrere
unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, beispielsweise durch Alkyl-, Alkoxy-oder Alkoxycarbonylgruppen mit jeweils 1 bis A Kohlenstoffatomen
oder Nitrogruppen substituiert sein.
In bevorzugter Weise werden ungesättigte Verbindungen der Formel
H-Y1-C-H na,
CH0
in der
G M B H
ίi η ί1' a \- ' /COQO München 81, Arl.-iiastr %
Y, zusammen mit Wasserstoff einen in ortho-, meta- oder para-Stellung
substituierten Phenyirest oder einen sechsgliedrigen Heteroarylrest mit einem Heteroatom im Ring, besonders bevorzugt aber den para-Nitrophenyl-,ρ-Tolyl,-2-
oder 4-Pyridinylrest darstellt, zu den dementsprechend bevorzugten
Carbonylverbindungen umgesetzt. Beispiele für ungesättigte Verbindungen der
Formel Ila sind para-Nitro- oder para-Methylstyrol sowie 2- oder 4-Vinylpyridin.
Bevorzugt werden auch ungesättigte Verbindungen der Formel
"I
in der
R.Methyl oder Äthyl und R_ Methyl, Äthyl oder den Äthoxycarbonylrest
bezeichnet, zu den dementsprechend bevorzugten Carbonylverbindungen umgesetzt. Ganz besonders bevorzugt umgesetzt werden Verbindungen in denen R*
und Rr Methyl bedeutet.
Beispiele for Ausgangs verbindungen der Formel Hb sind Methylmethacrylat,
Alkylacrylsäureäthylester oder Diäthylmethylenmalonat.
Eine weitere bevorzugte Gruppe an Ausgangsprodukten zur Herstellung der
dementsprechend bevorzugten Carbonylverbindungen der Formel I sind Verbindungen der Formel
R1O
1X
- CH2 - CH lic,
CH2
in der R1 wie in Formel I definiert ist. Beispiele für Verbindungen der Formel
lic sind 4,4-Dimethoxybuten oder 4,4-Di-n-butoxy-buten.
Weiters werden in bevorzugter Weise Verbindungen der Formel
fr ":-" ' - Λ· ■ ~ . .-idus»rieDöu^i-
:.' έΐ-ϊ.·^ Einkauf
BQQO München 81, Arcmüasfr.
Tel. 089/916096/C8 - FS-Nr. &2387S
nd,
in der Y2 einen o-Phenylenrest oder einen Alkylenrest mit 2 bis 4 C-Atomen
und R, und R7 gemeinsam eine Einfachbindung zwischen den benachbarten C-Atomen
oder einen Alkylenrest mit 2 bis 4 C-Atomen bezeichnet, zu den dementsprechend bevorzugten Dialdehyden der Formel I umgesetzt. Beispiele
für Verbindungen der Formel Hd sind Naphthalin oder Cyclooctadien (1.5).
Schlieölich wird in bevorzugter Weise eine weitere Gruppe von ungesättigten
Verbindungen der Formel
Λν/Η
He,
R8 H
in der Y, und Rg zusammen einen Alkylenrest mit 2 bis 6 C-Atomen oder die
Reste
-CH2-SO2-CH2-, -CH2-O-CHg,
CH3O J1
-CH2-CH
OCH,
CH-CH2- ,
oder
bedeuten, zu den dementsprechend bevorzugten
Dialdehyden der Formel I umgesetzt.
Dialdehyden der Formel I umgesetzt.
Beispiele für Verbindungen der Formel He sind Cyclohexen, Cycloocten,
Sulfolen, Inden, Tetrahydrophthalsäuredimethylester oder 2,5-Dihydrofuran.
• .. ..... ;.ϊ,.2& £ t „ [^ a .· *
Die Ozonisierung wird vorzugsweise bei Temperaturen yon -30 bis 0° C
durchgeführt, wobei die Einhaltui
wiederum besonders bevorzugt ist.
wiederum besonders bevorzugt ist.
durchgeführt, wobei die Einhaltung einer Temperatur von -15 bis -0 C
Beim erfindungsgemäOen Verfahren wird die jeweils zur Umsetzung gelangende
ungesättigte Verbindung der Formel II mit genau der äquivalenten Menge an
Ozon behandelt, wobei unter den angegebenen Verfahrensbedingungen Ozon quantitativ umgesetzt wird und stöchiometrische Mengen des Ausgangsmaterials
der Formel Π verbraucht werden. Durch die Vermeidung eines Ozonüberschusses
kann die während der Ozonisierung von olefinischen Doppelbindungen in einigen Fällen beobachtete Neigung des Reaktionsgemisches zum explosionsartigen
Spontanzerfall verhindert werden und es muß nach Beendigung der Ozonisierung auch nicht mehr dafür Sorge getragen werden, daß überschüssiges
oder nicht umgesetztes Ozon vor der Hydrierung aus dem Reaktionsgemisch
vertrieben wird.
Die Umsetzung der ungesättigten Verbindungen mit Ozon in Stufe a) erfolgt in
einem niedrigen aliphatischen Alkohol, in dem die Ausgangsverbindungen gut löslich sind. Bevorzugte Lösungsmittel sind vor allem Methanol oder Äthanol,
wobei wiederum die Verwendung von Methanol besonders bevorzugt ist.
Die an die Ozonisierung anschließende katalytische Hydrierung der Ozonolyseprodukte
wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in stark verdünnter Lösung durchgeführt, wobei durch geeignete Maßnahmen und Vorrichtungen dafür
Sorge getragen wird, daß während der gesamten Hydrierung in der Hydrierlösung ein Peroxidgehalt von höchstens 0.1 Mol/l, vorzugsweise von höchstens
0.05 Mol/l und insbesondere von höchstens 0.02 Mol/l eingestellt und aufrecht erhalten wird.
Zur praktischen Durchführung wird beispielsweise in einem Hydrierreaktor
eine Suspension des Katalysators in dem in Stufe a) bei der Ozonisierung
verwendeten Alkohol, bevorzugt in Methanol oder Äthanol, ganz bevorzugt in
Methanol vorgelegt und die bei der Ozonisierung erhaltene Lösung mittels einer regelbaren Dosiervorrichtung kontinuierlich eingespeist. Bei der Zugabe
der Ozonolyselösung zu Beginn und im Verlaufe der Hydrierung ist selbstver-
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>λΛ ,( τ. . 5 V β Z..J ϊ ί
;;' .C München ^ ■ ;·. ud8S!b'";s
ständlich darauf zu achten, daß durch die zugeführte Menge der peroxidhältigen
Ozonisierungsprodukte der oben angegebene Peroxidgehalt in der Hydrierlösung
nicht überschritten wird.
Durch die geringe Konzentration an peroxidhältigen Ozonisierungsprodukten
während des eigentlichen Hy drier Vorganges ist das Mengenverhältnis von
Katalysator zum zu reduzierendem Substrat über die gesamte Dauer der
Hydrierung hinweg gleichmäßig günstig, sodaß auch bei sparsamen Einsatz des Katalysators eine rasche Reduktion gewährleistet ist. Auf diese Weise wird
auch die bei hohen Peroxidkonzentrationen sonst zu beobachtende Vergiftung und der damit verbundene Aktivitätsverlust des Katalysators verhindert.
Im gesamten gesehen kann aber durch die kontinuierliche Einspeisung eine
große Menge an Ozonisierungsprodukten in einem verhältnismäßig kleinen Volumen reduktiv aufgespalten werden, wodurch in der Endstufe des Verfahrens
konzentrierte Lösungen anfallen und neben Lösungsmittel selbst auch Zeit und Kosten bei der destillativen Entfernung der Lösungsmittel während
der Aufarbeitung gespart werden.
Als Katalysatoren eignen sich die für Hydrierungen üblicherweise verwendeten
Edelmetallkatalysatoren, die in Form von Pulverkontakten mit Trägermaterialien oder ohne Trägermaterial eingesetzt werden können. Bevorzugt werden
Palladium- oder Platinkatalysatoren verwendet, insbesondere Platinkatalysatoren ohne Trägermaterial. Bei Pulverkontakten eignen sich als Trägermaterial
beispielsweise Kohle, Aluminium, Silikagel oder Kieselgur. Die Ausbeuten sind beim erfindungsgemäßen Verfahren an sich unabhängig von der eingesetzten
Katalysatormenge, jedoch empfiehlt sich zur Erzielung einer ausreichenden Hydriergeschwindigkeit die genannten Katalysatoren in Edelmetallmengen
von 0.1 bis 5 Gew. %, vorzugsweise von 0.5 bis 2 Gew.%, bezogen auf die
jeweils pro-Stunde eingespeiste Gesamtmenge an Ozonisierungsprodukten, vorzulegen.
Die Hydrierung wird so lange fortgesetzt, bis keine Wasserstoffaufnahme mehr
feststellbar ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zur Reduktion der Ozonisierungsprodukte äquivalente Mengen an Wasserstoff verbraucht. Die
T«i.08»/9160&5/«J--f-S Ni
Menge an Wasserstoff, die bei der Hydrierung verwendet werden kann, reicht
von einem Moläquivalent bis zu einem mehrfachen molaren Überschuß. Die Verwendung von überschüssigem Wasserstoff bringt an sich keine Vorteile und
ist nur zweckmäßig, um eine ausreichende Versorgung des Hydriergemisches mit Wasserstoff sicherzustellen.
Die Hydrierung erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise
unter praktisch drucklosen Bedingungen.
Unter praktisch drucklosen Bedingungen sollen hier Drucke von 1 bis etwa 3
bar verstanden werden, wie das in der Technik üblich ist, um das Eindringen von Luft in den Hydrierreaktor zu verhindern. Auf diese Weise ist die
Reduktion der Ozonisierungsprodukte in technischer und apparativer Hinsicht sehr einfach durchzuführen. Es ist aber auch möglich, die Hydrierung bei
einem Druck bis zu 20 bar durchzuführen und dadurch die Hydrierungsgeschwindigkeit
zu steigern.
Die reduktive Spaltung verläuft exotherm und wird gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei 20 bis 40° C, bevorzugt bei Temperaturen im Bereich von 35 bis 40° C durchgeführt.
Vorteilhafterweise wird während der Hydrierung ein pH-Wert von 3 bis 5
eingehalten. Da sich im Verlaufe der Hydrierung in geringen Mengen saure Nebenprodukte bilden, ist zur Einhaltung des gewünschten pH-Wertes die
dosierte Zugabe einer Base, vorteilhafterweise von verdünnter Natronlauge, notwendig.
Nach Beendigung der Hydrierung erhält man unter den Bedingungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens eine alkoholische Lösung der Verfahrensprodukte
die gänzlich peroxidfrei ist und in gefahrloser Weise aufgearbeitet werden kann. Vor der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches wird der Katalysator
nach einer der bekannten Methoden, beispielsweise durch Filtrieren, Abdekantieren oder Zentrifugieren abgetrennt und das Lösungsmittel bevorzugt
durch Abdestillieren zurückgewonnen.
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Der aus dem Reaktionsgemisch abgetrennte Katalysator wird ohne Regenerierung
oder Aufarbeitung für die reduktive Aufspaltung in weiteren Reaktionszyklen verwendet, wobei kein Aktivitätsverlust des Katalysators beobachtet
wird. ZweckmäGigerweise kann man dabei so vorgehen, daß der Inhalt des
Hydrierreaktors nach beendeter Hydrierung soweit abgesaugt wird, daß eine
Restmenge der Hydrierlösung, die beispielsweise ein Fünftel bis ein Zehntel des ursprünglichen Reaktorinhalts beträgt, zusammen mit dem Katalysator im
Reaktor zurückbleibt. In diesen Rückstand kann dann eine neue Charge an Ozonisierungsprodukten unter den oben angegebenen Bedingungen eindosiert
und unter Wasserstoffzufuhr reduktiv gespalten werden, überraschenderweise
kann die reduktive Spaltung unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer großen Anzahl von aufeinanderfolgenden Reaktionszyklen,
beispielsweise von 10 bis 100, mit demselben Katalysator bei etwa gleicher
Ausbeute und etwa gleichem Wasserstoffverbrauch wie im ersten Reaktionszyklus durchgeführt werden.
In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, vor dem Entfernen der Lösungsmittels
die durch die Basenzugabe im Reaktionsgemisch enthaltenen Kationen zu entfernen, beispielsweise durch Behandeln der Lösung mit einem sauren
Ionenaustauscher.
Die Aufarbeitung und Reindarstellung der Verfahrensprodukte kann nach den
üblichen chemischen Methoden, beispielsweise durch Rektifizieren, Extrahieren oder Auskristallisieren durchgeführt werden.
Die als Ausgangssubstanzen benötigten ungesättigten Kohlenstoffverbindungen
der Formel II sind entweder handelsübliche Substanzen oder in einfacher Weise
nach bekannten chemischen Methoden zugänglich. So sind beispielsweise die 2- oder 4-Vinylpyridine der Formel Ha durch Umsetzung von Picolinen mit
Formaldehyd leicht erhältlich. Alkylacrylsäurealkylester der Formel Hb, insbesondere
Methylmethacrylat als Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäße
Herstellung von Brenztraubensäuremethylester, sind großtechnisch herstellbare
Produkte. Dialkoxybutene der Formel Hc können beispielsweise durch
Dimerisierung von Alkylvinyläthern unter Verwendung von katalytischen Mengen
HgF2 in sehr guten Ausbeuten in wirtschaftlicher Weise erhalten werden.
Die Ausgangsverbindungen der Formeln Hd und He, beispielsweise Cyclooctadien,
Naphthalin, Cycloocten, Cyclohexen, Sulfalen, Inde^Tetrahydrophthalsäuredimethylester
oder 2,5-Dihydrofuran sind leicht zugängliche, handelsübliche
Substanzen.
Die Verfahrensprodukte der Formel I sind wertvolle Ausgangs- und Zwischenprodukte,
aus denen man eine große Anzahl von chemischen Verbindungen unterschiedlicher Struktur oder Substanzen mit beispielsweise großer biologischer
und pharmakologischer Bedeutung herstellen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den folgenden Beispielen näher
erläutert.
Beispiel 1: p-Tolualdehyd
177 g p-Methylstyrol, gelöst in 11 Methanol, werden bei -10° C durch Einleiten
eines O«/O,-Gemisches, das 4 Gew.% Ozon enthält, mit der äquivalenten
Menge an Ozon umgesetzt. Dabei wird Ozon quantitativ aufgenommen und der
Restgehalt an p-Methylstyrol beträgt nach beendeter Ozonisierung weniger als
1 % der Ausgangskonzentration.
Die bei der Ozonisierung erhaltene Lösung wird über ein Dosiergefäß in einen
Hydrierreaktor, in dem eine Suspension von 1 g Platin, hergestellt in situ durch
Hydrierung von PtO„, in 200 ml Methanol vorgelegt wird und der mit
Wasserstoff gefüllt ist, in einer solchen Dosierung kontinuierlich eigespeist, daß der Peroxidgehalt in der Hydrierlösung zu Beginn und im Verlaufe der
gesamten Hydrierung 0.02 Mol/l nicht übersteigt. Unter kräftigem Rühren und Wasserstoffzugabe wird bis zur negativen Peroxidprobe hydriert, wobei die
Temperatur durch Kühlung von außen auf 30 bis 40° C gehalten wird. Der verbrauchte Wasserstoff wird laufend aus einem Vorratsgefäß ergänzt und
durch Zugabe von methanolischen NaOH wird in der Lösung ein pH-Wert von 4
bis 5 eingehalten. Nachdem die Zugabe der Ozonisierungslösung beendet ist,
kommt die Wasserstoffaufnahme in einigen Minuten zum Stillstand und die Reaktionslösung ist gänzlich peroxidfrei. Insgesamt werden während der Hydrierung
31.4 Normalliter Wasserstoff, entsprechend 93.4 % der Theorie
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aufgenommen.
Zur Aufarbeitung wird vom Katalysator abfiltriert und die Reaktionslösung
durch Rühren mit einem stark sauren Ionenaustauscher (Lewatit) natriumfrei gemacht. Nach Abtrennen des Katalysators werden die Lösungsmittel und
flüchtige Begleitprodukte am Rotovapor entfernt und der das Reaktionsprodukt enthaltende Rückstand im Vakuum rektifiziert.
Dabei werden 169 g p-Tolualdehyd vom Kp,Q - 106 - 108° C enthalten,
entsprechend einer Ausbeute von 94 % der Theorie.
Beispiel 2: p-Nitrobenzaldehyd
224 g p-Nitrostyrol werden in 1 Liter Methanol gelöst und analog zu der in
Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise mit Ozon umgesetzt und anschließend hydriert. Die Wasserstoffaufnahme beträgt 31.4 Normalliter entsprechend 93.4
% der Theorie.
Zur Aufarbeitung wird das Methanol zusammen mit flüchtigen Begleitprodukten
am Rotovapor entfernt, der Rückstand wird in heißem Wasser gelöst
und anschließend im Eisbad abgekühlt. Dabei kristallisieren 216 g reines p-Nitrobenzaldehyd
vom Fp 105 - 106° C aus, entsprechend einer Ausbeute von 95.5 % der Theorie.
Beispiel 3: Pyridin-4-aldehyd
158 g 4-Vinylpyridin werden in 1 Liter Methanol gelöst und analog zu der in
Beispiel 1 angegebenen Arbeitsweise mit Ozon umgesetzt und anschließend hydriert. Während der Hydrierung werden 29.8 Normalliter Wasserstoff aufgenommen,
entsprechend 88.7 % der Theorie.
Die Aufarbeitung wird wie in Beispiel 1 durchgeführt und der das Reaktionsprodukt enthaltende Rückstand im Vakuum fraktioniert. Dabei werden 147 g
Pyridin-4-aldehyd vom Kp.Q = 70 bis 72° C erhalten, entsprechend einer
Ausbeute von 91,5 % der Theorie.
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el.08'. '-Μ'.,.-ακ-
Beispiel 4: Pyridin-2-aldehyd
158 g 2-Vinylpyridin werden in 1 Liter Methanol gelöst und analog zu der in
Beispiel 1 angegbenen Arbeitsweise mit Ozon umgesetzt und anschließend hydriert. Wehrend der Hydrierung werden 28.9 Normalliter Wasserstoff aufgenommen,
entsprechend 86 % der Theorie.
Die Aufarbeitung wird wie in Beispiel 1 durchgeführt und der das Reaktionsprodukt enthaltende Rückstand durch Rektifizieren gereinigt. Dabei werden
143 g Pyridin-2-aldehyd vom Kp10 = 59 - 62° C erhalten, entsprechend einer
Ausbeute von 89,1 % der Theorie.
Beispiel 5: Brenztraubensäuremethylester
150 g (1,5 mol) Methylmethacrylat werden in 1 1 Methanol gelöst und bei -10
bis -5° C durch Einleiten eines Luft/O,-Gemisches mit der äquivalenten
Menge an Ozon umgesetzt. Nach Beendigung der Ozonisierung beträgt der Restgehalt an Methylmethacrylat im Reaktionsgemisch weniger als 1 % der
Ausgangskonzentration.
Im Hydrierreaktor wird eine Suspension von 1 g Platin in 200 ml Methanol
vorgelegt und die Ozonisierungslösung während der Hydrierung unter starkem Rühren kontinuierlich in einer solchen Dosierung zugetropft, daß die Peroxidkonzentration
in der Hydrierlösung eine Konzentration von 0.1 mol/1 nicht
übersteigt. Die Hydrierung erfolgt bei einer Temperatur von 30 bis 40° C und
einem pH-Wert von 4 bis 5, der durch eine automatische Titration mit methanolischer Natronlauge eingestellt wird, und wird unter Ergänzung des
verbrauchten Wasserstoffs bis zur negativen Peroxidprobe fortgesetzt. Der
Wasserstoffverbrauch beträgt 32,2 Normalliter (96 % der Theorie).
Zur Aufarbeitung wird der Inhalt des Hydrierreaktors bis auf einen Rückstand
von ca. 200 ml über eine Fritte abgesaugt. Der im Hydrierreaktor im kleineren
Teil der Hydrierlösung zurückgebliebene Katalysator wird ohne Regenerierung
oder Aufarbeitung für die erfindungsgemäße reduktive Spaltung weiter verwendet,
indem von neuem ozonisierte Lösung von Methylmethacrylat über das
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3401672 "1X^ 8000 München 81
Oosiergef äO in den Reaktor eingespeist und der Hydriervorgang unter den oben
angegebenen Reaktionsbedingungen wiederholt wird. Insgesamt werden in fünf
solcher Reaktionszyklen 7.5 Mol ozonisiertes Methylmethacrylat reduktiv
aufgespalten. Der Gesamtwasserstoffverbrauch beträgt 159,2 Normalliter (94.8
% der Theorie). Zur Aufarbeitung werden die vereinigten Hydrierlösungen
durch Rühren mit einem stark sauren Ionenaustauscher (Lewatit) natriumfrei gemacht und dann das Lösungsmittel zusammen mit dem während der Reaktion
als Begleitprodukt in Form des Dimethylacetals anfallenden Formaldehyd im Vakuum entfernt. Der das Reaktionsprodukt enthaltende Rückstand wird durch
Fraktionieren im Vakuum gereinigt. Dabei erhält man 698 g Brenztraubensäuremethylester
vom Kp.Q = 61 - 62° C, entsprechend einer Ausbeute von
91.2 % der Theorie.
Beispiel 6: Alpha-Ketobuttersäureäthylester
192 g (1.5 mol) Ä'thylacrylsureäthylester werden in 1 Liter Äthanol gelöst und
analog zu der in Beispiel 5 angegebenen A
Ozon umgesetzt und anschlieQend hydriert.
Ozon umgesetzt und anschlieQend hydriert.
analog zu der in Beispiel 5 angegebenen Arbeitsweise bei -35 bis -30 C mit
Der Wasserstoffverbrauch beträgt 32,4 Normalliter entsprechend 96.4 % der
Theorie. Die Aufarbeitung wird wie in Beispiel 5 durchgeführt und bei der Vakuumrektifikation erhält man 171 g reinen alpha-Ketobuttersäureäthylester
vom Kp2n = 68 - 69° C, entsprechend einer Ausbeute von 87.7 % der Theorie.
Beispiel 7: Mesoxalsäurediäthylester
258 g Diäthylmethylenmalonat, welches durch Knoevenagel-Kondensation von
Malonester und Formaldehyd hergestellt wird, werden in 1 Liter Methanol gelöst und analog zu der in Beispiel 5 angegebenen Arbeitsweise mit Ozon
umgesetzt und anschließend hydriert. Als Hydrierkatalysator werden 5 g 10 % Pd/C in 200 ml Methanol vorgelegt. Der Wasserstoff verbrauch beträgt 28.9
Normalliter, (86 % der Theorie). Nach der Aufarbeitung wie in Beispiel 5 und
Rektifizieren im Vakuum werden 214 g Mesoxalsäurediäthylester vom Kp_Q =
110 - 112 C erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 82 % der Theorie.
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3^0167? ~s 23 8000 München 81
Beispiel 8: 3,3 - Dimethoxypropanal
174 g (1.5 mol) 4,4-Dimethoxybuten werden in 1 Liter Methanol gelöst und
unter Kühlung auf -10 bis O° C durch Einleiten eines Ozon-Luftgemisches mit
der äquivalenen Menge Ozon umgesetzt. Die Ozon-Aufnahme im Reaktionsgemisch
ist quantitativ und der Gehalt an 4,4-Dimethoxybuten beträgt nach beendeter Ozonisierung weniger als 1 % der Ausgangsmenge.
In einem mit Wasserstoff gefüllten Hydrierreaktor wird eine Suspension von
0.5 g Pt in 200 ml Methanol vorgelegt und die Ozonisierungslösung in einer
solchen Dosierung zugetropft, daß der Peroxidgehalt in der Hydrierlösung zu
Beginn und im Verlaufe der gesamten Hydrierung 0.05 Mol/l nicht übersteigt.
Unter kräftigem Rühren und laufender Ergänzung des verbrauchten Wasserstoffs wird bei 35 - 40° C unter Einhaltung eines pH-Wertes von 3 bis 4, der
durch automatische Titration mit methanolischer NaOH-Lösung kontrolliert wird, hydriert, wobei die Hydrierlösung nach der vollständigen Zugabe der
Ozonisierungslösung in wenigen Minuten gänzlich peroxidfrei wird. Die Wasserstoffaufnahme
beträgt 31.6 Normalliter, entsprechend 94 % der Theorie.
Der größte Teil der Hydrierlösung wird über eine Fritte aus dem Hydrierreaktor
abgesaugt und das im Reaktor zusammen mit dem Katalysator zurückbleibende Restvolumen von etwa 200 ml wird neuerlich mit einer Peroxidlösung,
welche durch Ozonisierung von 144 g 4,4-Dimethylbuten im Methanol hergestellt
wurde, unter Einhaltung der oben angegebenen Peroxidkonzentration versetzt und hydriert.
Nach Beendigung der Hydrierung wird die gesamte Hydrierlösung aus dem
Reaktor über eine Fritte abgesaugt, die Lösungen werden vereinigt und durch
Behandeln mit einem stark sauren Ionenaustauscher natriumfrei gemacht. Das Methanol wird zusammen mit dem Hydrierwasser im Vakuum abgezogen und
der Rückstand durch Rektifizieren gereinigt. Man erhält so 314 g reines 3,3-Dimethoxypropanal
vom Kp50 = 75 C, entsprechend einer Ausbeute von 89 %
der Theorie.
Beispiel 9: 3,3-Di-n-butoxypropanal
"Tel.0*89'<?ieOsiu/ JS-FS-Mr c,2
300 g 4,4-Di-n-butoxybuten werden in 1 Liter Methanol gelöst und analog zu
der in Beispiel 8 angegebenen Arbeitsweise mit Ozon umgesetzt und anschließend
hydriert. Die Hydrierung wird so durchgeführt, daß ein Gehalt an Peroxiden
in der Hydrierlösung von 0.02 Mol/Liter nicht überschritten wird und ein pH-Wert zwischen 4 und 5 sowie eine Temperatur von 35° C eingehalten wird.
Der Wasserstoffverbrauch beträgt 32,4 Normalliter, entsprechend 96 % der
Theorie.
Nach dem Abtrennen des Katalysators wird wie in Beispiel 8 aufgearbeitet und
»50
man erhält 284 g 3,3-Di-n-butoxypropanal vom Κρςη = 86° C, entsprechend
einer Ausbeute von 93,7 % der Theorie.
Beispiel 10: Succindialdehyd
Beispiel 10: Succindialdehyd
81 g (0.75 mol) Cyclooctadien (1.5) werden mit Methanol auf ein Volumen von
1 Liter verdünnt. In diese Lösung wird bei -10 bis -5° C solange ein OjO^-
Gemisch, das 4 Gew.% Ozon enthält, eingeleitet, bis 1.5 Mol Ozon in die Lösung eingebracht worden sind. Zur Vermeidung von Verlusten flüchtiger
Anteile wird das Abgas kondensiert und das Kondensat zur Ozonisierung
zurückgeführt. Die Ozonaufnahme ist quantitativ.
In einem Hydrierreaktor werden 1 g Platin, hergestellt in situ durch Hydrierung
von PtOo» in 200 ml Methanol vorgelegt und die Suspension mit Wasserstoff
überlagert. Die bei der Ozonisierung erhaltene Lösung wird unter starkem Rühren bei einer Temperatur von 30 bis 40° C kontinuierlich in
solchen Dosen in die Hydrierlösung eingespeist, daß im Hydrierreaktor eine Peroxidkonzentration von 0.1 mol/1 zu Beginn und im Verlaufe der Hydrierung
nicht überschritten wird. Während der Hydrierung wird der verbrauchte
Wasserstoff laufend ergänzt und der Verbrauch gemessen. Der pH-Wert in der
Lösung wird durch automatische Titration mit methanolischer Natronlauge bei
2 -5 gehalten. Wenige Minuten nachdem die Zugabe der Ozonisierungslösung
beendet ist, kommt die Wasserstoffaufnahme zum Stillstand und die Lösung wird gänzlich peroxidfrei. Es werden 32,6 Normalliter Wasserstoff aufgenommen,
entsprechend 97 % der Theorie.
LENTiA
OuUO München 81
Der Inhalt des Hydrierreaktors wird bis auf ein Restvolumen von etwa 200 ml,
das auch den Katalysator enthält, abgesaugt und die oben beschriebene Ozonisierung
und reduktive Spaltung wird noch zehnmal ohne Regenerierung oder Aufarbeitung des Katalysators wiederholt. Insgesamt werden so 8.25 mol
Cyclooctadien (1.5) mit 16.5 mol Ozon umgesetzt. Der Gesamtverbrauch an Wasserstoff beträgt 355.3 Normalliter, entsprechend 96,1 % der Theorie. Die
Gesamtausbeute an Succindialdehyd wird durch Oximtitration bestimmt und beträgt 15,8 mol (96 % der Theorie).
Die vom Katalysator befreiten vereinigten Reaktionslösungen werden durch
Rühren mit einem stark sauren Ionenaustauscher natriumfrei gemacht und im
Dünnschichtverdampfer im leichten Vakuum eingeengt. Zur Charakterisierung wird der Ruckstand in Methanol unter saurer Katalyse acetalisiert und das
dabei erhaltene Reaktionsgemisch im Vakuum fraktioniert. Man erhält so 2550 g 1,1,4,4-Tetramethoxybutan vom K ,5 = 86 - 88° C, entsprechend einer
Ausbeute vom 86,8 % der Theorie, neben Spurenmengen von 2,5-Dimethoxytetrahydrofuran.
Beispiel 11: Adipinaldehyd
123 g Cyclohexen werden in 1 Liter Methanol gelöst und analog zu der in
Beispiel 10 angegebenen Arbeitsweise mit Ozon umgesetzt und anschließend hydriert. Das Abgas aus der Ozonisierung wird zur Rückgewinnung des
flüchtigen Cyclohexens mit Methanol ausgewaschen und die methanolische Waschlösung zum Ozonisierungsreaktor zurückgeführt.Durch diese Maßnahme
kann der Verlust an Cyclohexen so weit eingedämmt werden, daß 94 % der auf
den Anfangsgehalt an Cyclohexen bezogenen theoretischen Peroxidmenge nach Ende der Ozonisierung in der Lösung vorhanden sind.
Der Wasserstoffverbrauch während der Hydrierung beträgt 30.5 Normalliter,
entsprechend 96,7 % der Theorie bezogen auf die oben festgestellte Peroxidmenge.
Nach Abtrennen des Katalysators und Entfernen der Natriumionen durch
Behandeln der Lösung mit einem stark sauren Ionenaustauscher wird durch
■Cram .1.
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3401672 -2JK^G. 8000 München
Oximtitration eine Gesamtausbeute an Adipinaldehyd von 1.41 mol (94 % der
Theorie) festgestellt. Zur Charakterisierung wird der Adipinaldehyd acetalisiert
und man erhält 275 g 1,1,6,6-Tetramethoxyhexan vom Kp2Q = 111 C,
entsprechend einer Ausbeute von 89 % der Theorie.
Beispiel 12: 1,8-Octandial
165 g (1.5 mol) Cycloocten werden wie in Beispiel 10 mit der äquivalenten
Menge Ozon umgesetzt und anschließend hydriert. Die Wasserstoffaufnahme beträgt 32,2 Normalliter, entsprechend 95,8 % der Theorie. Nach Abtrennung
des Katalysators ergibt die Oximtitration einen Gehalt an 1,8-Octandial von
1.42 mol (94 % der Theorie). Zur Charakterisierung und Isolierung des Reaktionsprodukts wird die methanolische Lösung des 1,8-Octandials durch
Behandeln mit Mineralsäuren auf pH 1 eingestellt und zur Acetalbildung einige Stunden stehen gelassen.
Nachdem die Acetalbildung beendet ist, wird die Lösung in der Kälte neutralisiert
und mit Wasser verdünnt. Dabei scheidet sich das 1,1,8,8-Tetramethoxyoctan
als wasserunlösliches öl ab und wird abgetrennt und die zurückbleibende
Lösung mit Petroläther extrahiert. Die Produktphasen werden vereinigt, vom Petroläther befreit und im Vakuum fraktioniert. Man erhält so 322 g 1,1,8,8-Tetramethoxyoctan
vom Kp30 = 147 - 149° C, entsprechend 91,7 % der
Theorie.
Beispiel 13: 3-Thiaglutaraldehyd-3,3-dioxid
177 g Sulfolen werden wie in Beispiel 10 mit Ozon umgesetzt und anschließend
hydriert.
Theorie.
hydriert. Die H„-Aufnahme beträgt 32,3 Normalliter, entsprechend 96,1 % der
Nach Abtrennen des Katalysators ergibt die Oximtitration einen Gehalt von
2,87 mol Aldehydgruppen (95,8 % der Theorie).
Das Lösungsmittel wird am Rotovapor im Vakuum entfernt und man erhält 219
g eines hellgelben Rückstandes. Der Aldehydgruppengehalt pro Gramm ent-
L.E N T ! A HM -2 H
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3401672 -νέ27* 9000 MQnchen 81
spricht 13.0 m mol, entsprechend einer Gesamtausbeute an 3-Thiaglutaraldehyd-3,3-dioxid von 94.9 % der Theorie.
87 g Inden (0.75 mol) werden in 0.5 Liter Methanol gelost und analog zu der in
Beispiel 10 angegebenen Arbeitsweise ozonisiert und hydriert. Die (-^-Aufnahme beträgt 16,1 Normalliter. Nach Abtrennen des Katalysators ergibt die
Aldehydgruppenbestimmung durch Oximtitration einen Gehalt von 41,1 mol (94 % der Theorie).
Ein Teil der Lösung wird am Rotovapor eingengt und der entstandene Homophtalaldehyd als Di-p-Nitrophenylhydrazon vom Fp 217 - 218° C charakterisiert.
297 g (1.5 mol) Tetrahydrophthalsäuredimethylester werden in 1 Liter Methanol
gelöst und wie in Beispiel 10 ozonisiert und hydriert. Die H„-Aufnähme beträgt
31.4 Normalliter. Nach der Hydrierung und Abtrennen des Katalysators erhält
man eine vollkommen peroxidfreie Lösung, deren Aldehydgruppenbestimmung durch Oximtitration einen Gehalt von 2.86 mol (95.3 % der Theorie) ergibt. Die
Lösung wird durch Behandeln mit einem stark sauren Ionenaustauscher natriumfrei gemacht, die Produktlösung mit Wasser versetzt und Methanol abdestilliert.
Dabei wird der Ester verseift und es werden 650 g einer wässerigen
Lösung von 1,6 Hexandial-3,4-dicarbonsäure erhalten, die einen Aldehydgruppengehalt von 2,83 mol bzw. einen Carbonsäuregruppengehalt von 2,94 mol
aufweist (94,3 % bzw. 98 % der Theorie, berechnet jeweils auf 1,6 Hexandial-3,4-dicarbonsäure).
Beispiel 16: o-Phthaldialdehyd
96 g (0,75 mol) Naphthalinwerden 1 Liter Methanol so weit als möglich gelöst
und analog zu den Angaben in Beispiel 10 mit der äquivalenten Menge Ozon
umgesetzt und anschließend hydriert. Während der Ozonisierung wird für eine
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Industriebedarf
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3401672 /,« 8000 ΑΛύηυηβη 81
gute Durchmischung gesorgt, damit für das abreagierte Naphthalin laufend noch
nicht gelöstes Naphthalin in Lösung gebracht wird.
Nach Beendigung der Ozonisierung sind weniger als 2.5 % der ursprünglichen
Naphthalinmenge in der Lösung vorhanden. Die Wasserstoffaufnahme während der Hydrierung beträgt 31,6 Normalliter, entsprechend 94 % der Theorie.
Zur Aufarbeitung wird vom Katalysator abfiltriert, das Methanol abdestilliert
und der Rückstand in so viel heißem Wasser aufgenommen, daß eine klare
Lösung entsteht. Beim Stehen in der Kälte kristallisiert ein Teil der o-Phthaldialdehyds
aus und wird abgetrennt. Die wässerige Phase wird zweimal mit Diethylether extrahiert, das vorher abgetrennte auskristallisierte Produkt
in den vereinigten Ätherphasen gelöst und das organische Lösungsmittel abgedampft.
Es werden dabei 87 g (86.5 % der Theorie) o-Phthaldialdehyd als gelber
Feststoff erhalten, dessen Aldehydgruppenbestimmung einen Gehalt von 14,8 m mol/g (99 % des theoretischen Aldehydgruppengehalts) ergibt und der einen
unkorrigierten Schmelzpunkt von 54 C aufweist.
Beispiel 17: 3-Oxaglutaraldehyd
105 g 2,5-Dihydrofuran werden wie in Beispiel 10 bei -20° C mit Ozon
umgesetzt und anschließend hydriert. Das Abgas aus der Ozonisierung wird zur Rückgewinnung des flüchtigen 2,5-Dihydrofurans mit Methanol ausgewaschen
und die methanolische Waschlösung zum Ozonisierungsreaktor zurückgeführt.
Durch diese Maßnahme kann der Verlust an 2,5-Dihydrofuran so weit eingedämmt werden, daß 95,3 % der auf den Anfangsgehalt an 2,5-Dihydrofuran
bezogenen theoretischen Peroxidmenge nach Ende der Ozonisierung in der Lösung vorhanden sind.
Der Wasserstoffverbrauch während der Hydrierung beträgt 31,9 Normalliter,
entsprechend 94,9 % der Theorie. In der Produktlösung ergibt die Oximtitration einen Aldehydgruppengehalt von 2,88 mol, entsprechend einer Ausbeute an
3-Oxaglutaraldehyd von 96 % der Theorie.
Claims (15)
1. //erfahren zur Herstellung von Mono- oder Biscarbonylverbindungen der
allgemeinen Formel
Q-X-C-R I,
worin nR
OR1
Q Wasserstoff oder die Reste -C-H, -C-R1, -CH , - C - OR1
If /T \ Il
0 ° OR1 °
bezeichnet, mit der Bedeutung für R1 ist C1 bis C, -Alkyl,
XXo
X einen gegebenenfalls substituierten, zweiwertigen aliphatischen oder araliphatischen
Rest dessen aliphatische Kette gegebenenfalls durch Sauerstoff oder Schwefel durchbrochen sein kann, einen aromatischen oder heteroaromatischen
Rest oder eine Einfachbindung zwischen zwei benachbarten C-Atomen bedeutet und
R Wasserstoff, einen C1 bis C.-Alkylrest oder den Rest - C - OR1
Il
bezeichnet, wobei Glyoxal, Alkylglyoxale und deren Oialkylacetale aus der
Formel I ausgenommen sind,
durch Ozonisierung von ungesättigten organischen Kohlenstoffverbindungen
mit einer oder mehreren olefinischen oder aromatischen Doppelbindungen
im Molekül und anschlieOende katalytische Hydrierung der Ozonisierungs-
produkte, dadurch gekennzeichnet ist, daß man
a) eine ungesättigte Verbindung der allgemeinen Formel
·;.< '1IClU1-'" UC(!:irf
8 -Ki-Nr 1,238''i
Q1--,Y -C-R
Π,
worin
η O oder 1 ist,
Wasserstoff oder die Reste
I f*"l^ I I Γ^ ^^
-CH
R ι
H R
H R2-
OR1
-C-OR1
bezeichnet, mit der Bedeutung für R. ist C, bis Cg-Alkyl,
R7 und R-, unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen C, bis
Alkylrest stehen oder, falls η 1 ist und GL den Rest
oder
H R2- H
darstellt, R_ und R, zusammen eine weitere
Einfachbindung zwischen zwei benachbarten C-Atomen oder einen zweiwertigen
aliphatischen Rest bedeuten können,
Y dieselbe Bedeutung wie X in Formel I hat, falls η 1 bedeutet, oder falls η
für O steht, zusammen mit R, einen gegebenenfalls substituierten, zwei-
; Ci;t-..« ~·"\ί-1-, '. Uf/■■'-"}■· · "Όι:κ ""-. ■ ■■ ir!
wertigen aliphatischen oder araliphatischen Rest, dessen aliphatische Kette
durch Sauerstoff oder Schwefel durchbrochen sein kann, bedeutet und
R wie in Formel I definiert ist,
in einem niedrigen aliphatischen
C mit der äquivalenten Menge Ozon umsetzt und
in einem niedrigen aliphatischen
C mit der äquivalenten Menge Ozon umsetzt und
in einem niedrigen aliphatischen Alkohol bei Tempeaturen von -80° C bis + 20°
b) die dabei entstehende peroxidhältige Lösung in eine Suspension des Hydrierkatalysators
in dem in Stufe a) bei der Ozonisierung verwendeten Alkohol kontinuierlich in einer solchen Dosierung einspeist, daß über den
ganzen Verlauf der Hydrierung in der Hydrierlösung ein Peroxidgehalt von maximal 0.1 Mol/l eingestellt und/oder aufrechterhalten wird, und die
Ozonisierungsprodukte bei pH 2 bis 7 und Temperaturen von 15 bis 45° C
unter einem Druck von 1 bis 20 bar durch Hydrierung laufend in die entsprechende Carbonylverbindung reduktiv aufspaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB man die Ozonisierung
in Stufe a) bei Temperaturen im Bereich von -15 bis 0° C durchführt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
bei der Ozonisierung in Stufe a) und der reduktiven Aufspaltung der Ozonisierungsprodukte in Stufe b) Methanol als Lösungsmittel verwendet.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur
reduktiven Aufspaltung der Ozonisierungsprodukte in Stufe b) in der
Hydrierlösung ein Peroxidgehalt von maximal 0.02 Mol/l eingestellt und/ oder aufrecht erhalten wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur
reduktiven Spaltung in Stufe b) Platin ohne Trägermaterial als Katalysator verwendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
reduktive Spaltung in Stufe b) im Temperaturbereich von 30 bis 40° C
ι I' ft.i,-1-- it· '- ' ■ '
vorgenommen wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
während der reduktiven Spaltung in Stufe b) ein pH-Wert von 3 bis 5 eingestellt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man
in Stufe b) einen Katalysator einsetzt, der bereits ein- oder mehrmals in
einem Verfahren gemäß Anspruch 1 verwendet wurde.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
ungesättigte Verbindungen der Formel
H - Y. - C - H na,
-C-
1 Il
CH
in der Y. zusammen mit Wasserstoff einen in ortho, meta- oder paraStellung
substituierten Phenylrest oder einen sechsgliedrigen Heterocyclus mit einem Heteroatom im Ring bedeutet, mit Ozon umgesetzt und anschließend
reduktiv gespalten werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ungesättigte
Verbindungen der Formel Ha, in der Y, zusammen mit Wasserstoff den p-Nitrophenyl,
p-Tolyl-, 2 oder 4-Pyridinylrest bedeutet, mit Ozon umgesetzt
und anschließend reduktiv gespalten werden.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
ungesättigte Verbindungen der Formel
R..O - C - C - R. üb,
4 η π 5
0 CH2
in der R. Methyl oder Äthyl und R_ Methyl, Äthyl oder den Äthoxycarbo-
i. s'* Jl" liVET* f 'J ' ' ""
nylrest bezeichnet, mit Ozon umgesetzt und anschließend reduktiv gespalten
werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Methylmethacrylat
mit Ozon umgesetzt und anschließend reduktiv gespalten wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
ungesättigte Verbindungen der Formel
RiO
- CH, - CH nc,
CH-CH0-Q
kc/ »
R1U CH2
in der R, wie in Formel I definiert ist mit Ozon umgesetzt und anschlieQend
reduktiv gespalten werden.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
Verbindungen der Formel
Hd,
in der Y2 eine o-Phenylenrest oder Alkylenrest mit 2 bis 4 C-Atomen und
R^ und R7 gemeinsam eine Einfachbindung zwischen zwei benachbarten C-Atomen
oder einen Alkyienrest mit 2 bis 4-C-Atomen bedeuten, mit Ozon
umgesetzt und anschließend reduktiv gespalten werden.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
Verbindungen der Formel
TaI. O89'9'Cv-Pv: ■■«>■■-«-· N
80Ü0
riib ί>75
He,
in der Y, und R- zusammen einen Alkylenrest mit 2 bis 6 C-Atomen oder
die Reste - CH2 - SO2 - CH2 -,
- CH2 - Q-
CH
-CH2-CH
CH - CH2-
bedeuten,mit
Ozon umgesetzt und anschließend reduktiv gespalten werden.
O.Z.758
21.12.1983
21.12.1983
Lentia Gesellschaft mit beschränkter Haftung Chem. u. pharm. Erzeugnisse - Industriebedarf
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0450083A AT380008B (de) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | Verfahren zur herstellung von mono- oder biscarbonylverbindungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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